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Java设计模式-策略模式

news 来源：原创 2024/9/20 6:10:26

1. 策略模式简介

Java策略模式（Strategy Pattern）是一种行为型设计模式，‌它允许你在运行时改变对象的行为，而不改变其结构。这种模式的核心思想是将算法或行为封装在不同的对象中，然后让客户端在运行时选择合适的策略来执行。‌

这种模式使得算法可以独立于使用它的客户端变化，‌从而增强了系统的灵活性和可维护性。‌

2. 策略模式角色

在Java中，策略模式涉及以下几个核心角色：

策略接口（Strategy Interface）：这是一个抽象类或接口，定义了执行某个任务的一系列可能的方法。例如，如果你正在创建一个排序算法的策略，那么这个接口可能会有 sort(int[] array) 这样的方法。
具体策略（Concrete Strategies）：这是实现策略接口的类。每种具体的策略类都提供了一个具体的排序算法，比如快速排序、冒泡排序、归并排序等。
环境（Context）：也称为上下文或客户端，它持有对策略对象的引用，并依赖于策略对象提供的服务。环境类有一个字段用于存储策略对象的实例，并通过这个引用调用相应的策略方法。
客户（Client）：是使用策略的外部组件，它不需要关心具体是哪种策略，只需要通过环境来间接地使用策略功能。客户可以动态地设置或更换策略，以适应不同的需求。

3. 策略模式应用场景

Java策略模式是一种行为设计模式，它允许你定义一系列算法，并将它们封装起来，让算法的变化可以独立于使用算法的客户端而变化。这种模式通常用于需要在运行时选择算法的情况，例如：

游戏规则引擎：游戏中可以根据玩家的选择动态改变游戏规则，比如战斗、计分系统等。
用户界面组件：UI组件的行为可以根据用户的交互策略（如点击、滑动）进行切换。
金融计算：在交易策略中，不同的投资者可能会有各自的投资策略（如长期投资、短期交易），策略模式可以帮助管理和替换这些策略。
商品价格计算：不同的促销活动可以对应不同的价格计算策略（原价、折扣价等）。
数据分析：分析数据时，可以选择不同的统计分析策略（如平均值、中位数、频率分析）。

策略模式提供了一种灵活的方式来组织代码，使得算法的变化不会影响到客户端代码，提高了代码的可维护性和可扩展性。

4. 策略模式优点

Java策略模式允许你在运行时改变对象的行为或算法，而无需修改其实现类。其主要优点包括：

灵活性：通过策略模式，你可以动态地切换算法或行为，使得系统对变化更具适应性，提高了系统的扩展性和维护性。
开闭原则：遵循“开闭原则”，即对扩展开放，对修改关闭。新策略可以很容易地添加，而不影响已有的代码。
降低耦合：将算法封装在独立的对象中，降低了组件之间的耦合度，使得它们更容易替换和测试。
复用：相同的上下文可以根据需要选择不同的策略，避免了代码的重复编写。
便于理解和测试：因为策略是分离的，每个策略都有明确的功能，这有助于开发者理解代码，并方便单元测试。

5. 策略模式和工厂模式的区别

策略模式关注的是行为替换，而工厂模式关注的是对象实例化过程。

策略模式中的策略对象通常是同质的，只是行为不同；工厂模式则返回各种不同的对象实例。

策略模式：

主要关注的是行为变化。它定义了一系列的算法，并将每一个算法封装到独立的对象中，然后由一个共同的接口来表示这些对象。在运行时，可以选择不同的策略实例来替换默认策略，实现了行为的替换和切换。
适用于需要在运行时改变对象行为，或者针对不同的输入条件采用不同算法的情况。

工厂模式：

更侧重于对象的创建过程。它提供了一种创建对象的通用方式，隐藏了对象的具体创建细节。你可以通过工厂方法来指定创建哪种类型的对象，而无需关心其实现细节。
常用于降低系统的耦合度，特别是当有许多不同类型的产品需要创建，且产品的创建规则复杂或者需要根据不同条件动态创建时。

6. 策略模式使用步骤

以下是Java策略模式的使用步骤：

创建策略接口（Strategy Interface）：定义一系列相关的操作作为接口，让所有可能的策略都遵循相同的接口。
创建具体策略（Concrete Strategies）：为每个不同的行为提供具体的实现类，它们都是策略接口的实现。
创建上下文类（Context）：包含一个指向策略对象的引用，以及调用策略方法的方法。上下文是用户看到的部分，对策略的具体实现保持无知。
客户端选择并应用策略：在运行时，上下文根据业务需求选择并设置合适的策略。

7. 策略模式代码示例

7.1 定义策略接口

// 定义策略接口
interface PaymentStrategy {void pay(double amount);
}

7.2 创建具体策略

// 具体策略
class CreditCardPayment implements PaymentStrategy {@Overridepublic void pay(double amount) {System.out.println("Using credit card to pay: " + amount);}
}class CashPayment implements PaymentStrategy {@Overridepublic void pay(double amount) {System.out.println("Using cash to pay: " + amount);}
}

7.3 创建上下文

// 上下文
class ShoppingCart {private PaymentStrategy paymentStrategy;public void setPaymentStrategy(PaymentStrategy strategy) {this.paymentStrategy = strategy;}public void checkout(double total) {paymentStrategy.pay(total);}
}

7.4 测试实例代码

// 使用场景
public class Main {public static void main(String[] args) {ShoppingCart cart = new ShoppingCart();cart.setPaymentStrategy(new CreditCardPayment()); // 使用信用卡支付cart.checkout(500); // 输出 "Using credit card to pay: 500"// 可以动态更换策略cart.setPaymentStrategy(new CashPayment());cart.checkout(700); // 输出 "Using cash to pay: 700"}
}